A frekvenciaelmélet szerint a hangmagasságot a hallóidegen felfelé haladó idegimpulzusok sebessége kódolja. Egy 200 Hz-es hang másodpercenként 200 impulzust produkál; egy magasabb hang gyorsabb sebességet produkál.

Az elmélet jól működik alacsony frekvenciákon. Az egyes neuronok akár néhány száz hertzig is képesek szinkronban tüzelni a hanghullámmal. Magasabb frekvenciákon egyetlen neuron sem tud lépést tartani. A röplabda-elv kiterjeszti az elméletet azzal a javaslattal, hogy a neuroncsoportok megosztják a terhelést, eltolt csoportokban tüzelve a tüzelést, amelyek együttes üteme megegyezik a hang frekvenciájával.

A frekvenciaelméletet általában a helyelmélettel párosítják, amely szerint a különböző frekvenciák az alaphártya különböző pontjait gerjesztik. A modern elméletek a kettőt kiegészítőként kezelik: a helykódolás a magas frekvenciákon, a frekvencia- (vagy időbeli) kódolás az alacsony frekvenciákon dominál, és mindkettő a középső tartományban működik.

Amikor a hallórendszer nyomon követi a hanghullám tempóját, a frekvenciaelmélet leírja a mechanizmust.